電力推進船舶變頻器保護工藝的研究及應用

羅婷 張宗川

摘 ? ?要：本文通過對電力推進變頻器的設備組成、結構及其對自身存儲和工作環境的要求進行研究，結合電力推進變頻器在船舶建造過程中面臨的復雜環境，對其在船舶建造各階段可能出現的損害，有針對性地提出了相應的保護措施。

關鍵詞：變頻器;保護;濕度;溫度

中圖分類號：U664.3 ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A

Abstract： Through the study of the equipment composition， structure and the requirements of its own storage and working environment of marine electric propulsion frequency converter， combined with the complex environment faced by electric propulsion inverter in the process of ship construction， this paper puts forward corresponding protective measures for the possible damage of electric propulsion inverter in various stages of ship construction.

Key words： Frequency converter; Protection; Humidity; Temperature

1 ? ?前言

隨著國際海事組織對船舶排放方面的標準越來越嚴格，綠色環保的電力推進系統將成為未來船舶動力發展的方向。

變頻器是電力推進系統的核心關鍵設備。船舶建造環境復雜多變，變頻器屬于電子器件裝置，對環境要求高，研究變頻器保護工藝方法，對今后電力推進船舶動力系統設備的順利安裝、調試、系泊試驗、航行試驗有著重要的現實意義，是電力推進船舶順利建造的保障。

2 ? ?變頻器的結構和組成

現以某船電力推進變頻器為例，介紹一下變頻器的結構和組成。

電力推進變頻器由水冷屏、控制屏、逆變屏、制動屏、整流屏組成，外形尺寸為 5800mm ×2100mm×810mm，重量為4 400kg（干重）/4550kg（濕重），設備底座高度為100mm， 橡膠墊高度為10mm，底座總重量約300kg。電力推進變頻器底座與船體通過焊接方式固定連接。

電力推進變頻器有防冷凝加熱器。電力推進變頻器的冷卻方式是水/水冷卻，側面進出水，外部采用海水冷卻，與冷卻水的接口采用法蘭連接;內部冷卻液是純水，在柜內2臺冷卻泵的驅動下循環往復，通過與外部海水進行熱交換，帶走柜內元器件的熱量。圖1為電力推進變頻器外觀圖。

3 ? ?影響電力推進變頻器的環境因素

變頻器屬于電子器件裝置，環境因素是影響變頻器壽命及可靠運行的關鍵因素：

（1）濕度影響：空氣中的相對濕度≤95%，沒有結露現象。過高的濕度而且濕度具有較大的變化幅度的時候，變頻器中可能會有結露， 從而減低了絕緣的性能，甚至可能引發短路事故;

（2）溫度影響：變頻器的使用環境溫度0 ℃～45 ℃之間。環境溫度每上升10 ℃，將減少近一半的變頻器壽命;

（3）粉塵影響：環境中的金屬導電性粉塵侵入變頻器后，將使變頻器的內部線路造成短路，情況嚴重時還將使變頻器燒毀;環境中的非導電性粉塵較多地侵入變頻器后，將對散熱造成干擾，造成降低變頻器的輸出容量或出現故障;

（4）腐蝕性氣體影響：環境中的腐蝕性氣體濃度大時，不僅會腐蝕元器件的引線、印刷電路板等，而且還會加速塑料器件的老化，降低絕緣性能。

4 ? 電力推進變頻器在船舶建造過程中的基本流程

電力推進變頻器在建造過程中，從設備入庫到交船所經歷的各階段流程圖如圖2。

電力推進變頻器入庫驗收后在倉庫存放期間受溫、濕度及粉塵影響較大，特別是梅雨季節受濕度影響更為嚴重。由于電力推進變頻器體積大，一般在總段、總組或船臺建造階段在主船體形成前提前進艙。對整個建造周期來說電力推進變頻器進艙時間較早，進艙以后相關艙室各種作業多（例如：船體結構裝焊作業、火工校正作業、船體鐵舾件、管系、電氣安裝件裝焊、管系密試、艙室結構壓水試驗、清銹、涂裝油漆、絕緣敷設等），電力推進變頻器將面臨非常惡劣的存儲和安裝環境，一旦出現疏忽，將給變頻器帶來嚴重的損傷。

5 ? 電力推進變頻器在船舶建造各個階段的保護措施

5.1 ?倉庫儲存階段

電力推進變頻器入庫驗收時設備原包裝會拆除。由于電力推進變頻器的到貨時間與裝船時間不完全一致，會出現電力推進變頻器在倉庫儲存較長時間。此階段的保護措施要求如下：

（1）存放電力推進變頻器的庫房應清潔、干燥、地面平整，不應同時儲存活性化學藥品和腐蝕性物品;

（2）檢查電力推進變頻器柜內干燥劑是否有效，酌情添加干燥劑;

（3）設備在倉庫存放時不許堆碼，下邊用木方等墊好，墊高不小于100 mm;

（4）要及時對電力推進變頻器進行防塵保護處理，盡量恢復原包裝，外露水管法蘭等用氣泡膜圍裹保護;

（5）在電力推進變頻器附近設置干濕溫度計，時刻關注倉庫溫濕度變化情況。當倉庫溫濕度到達變頻器允許的臨界值時，要采取加熱/除濕/降溫等措施，確保存放區域溫濕度滿足變頻器存放技術要求。

5.2 ? 吊運裝船階段

（1）電力推進變頻器進艙后其周圍的打磨、動火、油漆等施工作業容易對電力推進變頻器造成損害，因此必須在電力推進變頻器進艙前，確保艙室內、外6個壁12個面的鐵舾裝件、基座、管路（與變頻器連接的冷卻管路進機部分除外）等安裝并打磨、油漆完，地板、天花和壁板第一度油漆做完，減少變頻器進艙后的產生粉塵的工作;艙室還應具備通風、照明、抽濕、消防保障條件，空調、設備冷卻循環水管路接口密封堵塞;電力推進變頻器是封艙件，進艙前必須組織相關作業人員按大型設備進艙圖對進艙路徑進行確認，確保進艙路徑順暢;電力推進變頻器進行裝船前，要進行包扎保護;

（2）電力推進變頻器裝船后將面臨極為惡劣的環境條件，裝船前的專業保護工作能為裝船后的保護工作打下良好的基礎。在密封包扎前需檢查電力推進變頻器內的干燥劑是否有效;然后用PVC膜對電力推進變頻器的前、后、左、右、頂、底部六面進行全方位的密封包扎，包裹面不存在透孔、縫隙及容易積水面;包扎完后掛上“重要設備，嚴禁碰撞！”的紅色警示牌;電力推進變頻器上的屏幕、儀表、指示燈、開關等位置應先采用透明PVC膜墊底，再用厚度≥30 mm以上的硬底PV泡沫或者海綿墊板固定保護，并放置警示標語;另外，還需要根據電力推進變頻器的尺寸，提前制作好保護木罩及白鐵皮罩的散裝件，供變頻器裝船后保護用;

（3）由于電力推進變頻器屬于精密儀器，體積大、重量重，吊運過程中稍有不慎極易造成碰撞，對電力推進變頻器產生較大損害。因此，在吊運過程中應嚴格按照設備廠提供的吊裝方法和要求進行吊裝和運輸作業，嚴禁野蠻操作，防止設備吊裝變形和意外墜落及機械損壞。另外，還需注意室外天氣變化，嚴禁在下雨、大風或朝濕等惡劣天氣進行室外吊裝、運輸作業。

5.3 ? 艙室貯存階段

電力推進變頻器裝船后船上環境復雜，船體打磨、燒焊、油漆、等各項工作交叉進行，產生的煙霧、非導電性粉塵、金屬導電性粉塵等嚴重威脅變頻器的性能，對變頻器的保護進入最為嚴謹階段。主要進行以下幾個方面保護工作：

（1）電力推進變頻器安裝艙室的設備進艙工藝開孔應當優先進行合攏施工，盡快讓電力推進變頻器處于相對封閉環境;鐵焊、打磨、油漆、絕緣敷設工作，應在合攏段吊裝完成后盡快完成;

（2）設備吊裝到位后，檢查設備的各保護部位是否受到損壞，保證保護層完好;

（3）電力推進變頻器安裝后，先用三防布罩將推進變頻器罩好，仔細檢查三防布罩底部的密封性;然后用預先制作好的木罩材料現場拼罩在三防布罩外面，防止電力推進變頻器受到碰撞;最后用預先制作好的白鐵皮罩材料現場拼罩在木罩外面，防止焊渣引燃保護罩;

（4）在最醒目處懸掛設備保護標識卡，標識卡要注明設備保護責任單位和責任人、聯系人電話號碼、標識日期等;

（5）在電力推進變頻器安裝艙室放置干濕溫度計，時刻關注艙室溫、濕度變化情況，確保存艙室溫、濕度滿足變頻器存放技術要求;

（6）電力推進變頻器安裝艙室內有修改的項目在作業時，相關作業區應先確認設備保護措施，施工過程中嚴禁火花濺到設備上;而且在施工時要有抽風機抽風，防止打磨的鐵銹和粉塵進入機柜;

（7）在設備裝船后，每日對設備保護完好性進行檢查，對相關艙室及設備外表面進行清潔;并控制人員進入電力推進變頻器安裝艙室，對進出該艙室的人員做好記錄。

5.4 ? 設備接線階段

此時電力推進變頻器的白鐵皮保護罩、保護木罩需全面拆除，艙室內禁止焊接、打磨、油漆、絕緣敷設等工作。因此，電力推進變頻器安裝艙室內其它專業施工必須全部報驗完工才能滿足變頻器接線條件。在不影響生產進度的前提下，接線工作應盡可能安排在船舶出塢后進行。此階段電力推進變頻器的保護措施如下：

（1）電力推進變頻器艙室全面清潔，先清潔艙室其他設備和裝置，再對電力推進變頻器外邊面進行清潔;

（2）在電力推進變頻器接線前，電纜不能拉敷進入設備內;具備接線條件時，電纜方能進入設備進線孔;

（3）在接線階段應避免其他工種進入電力推進變頻器艙室進行作業;

（4）設備進線口及電纜通艙件在未做水密前要用抹布做臨時封口，防止灰塵進入;

（5）接線時，用PVC膜或三防布將不接線的部位遮蓋住，盡量減少灰塵的進入;

（6）每次接線工作結束后，要將設備內部和艙室內的雜物清理干凈，將拆開的保護措施還原到位;

（7）電纜金屬編織層、芯線、絕緣皮等需要剪斷時，必須在柜體外部進行剪斷，不得將碎屑留在機柜內。每次接線完后，要檢查是否有殘留線頭、碎屑等留在機柜內，必須全部清除干凈，避免通電時碎屑吸入設備元器件內損壞設備。

5.5 ? 系泊、航行試驗階段

系泊、航行試驗時變頻器進入通電、工作、調試階段，此階段要嚴格按照設備制造廠要求進行操作才能確保設備本體安全。設備保護要求如下：

（1）設備調試前，設備外部由工廠采用專用清潔工具進行清潔;設備內部由設備廠采用專用清潔工具進行內部清潔，確保無金屬粉塵;

（2）系泊試驗首次通電前，應對設備安裝、接線正確性和完整性、設備內部清潔情況，電源和冷卻水情況進行檢查;并要求設備廠人員對所有相關設備進行檢查并簽字確認后才可進行通電;

（3）設備試驗時，必須按設備要求提供必要的空調、通風等作業環境條件;

（4）檢查變頻器安裝艙室的通風、空調工作情況，確保艙室的溫度和濕度滿足變頻器的環境指標要求;

（5）調試人員在設備不工作時，應及時蓋上相應保護罩，減少粉塵進入設備內部。

6 ? ?結束語

隨著船舶電力推進時代的到來，電力推進變頻器將成為船舶推進系統不可缺少的重要部分，對變頻器在船舶建造過程的保護研究，將為變頻器的順利安裝及使用提供有力保障。我公司建造的某型全電力推進船舶在生產建造過程中，通過對變頻器的保護工藝進行研究，在船舶建造的各不同階段對變頻器有針對性地采取相對應的保護措施，使變頻器在船舶施工過程中得到了較好的保護，避免了因保護不當造成的設備損傷，實現了變頻器順利裝船，保證了變頻器性能的正常發揮，為該船變頻器的安裝、調試、系泊試驗、航行試驗的順利進行提供了有力保障。